Sole e vulcani controllano il climaÈ accettato che le eruzioni vulcaniche possono avere un notevole impatto sul clima a breve termine. Un nuovo studio in Nature Geoscience utilizza dati strumentali, dati proxy e la modellazione climatica per mostrare che la variabilità multidecadale è una caratteristica dominante della temperatura di superficie del mare Atlantico (SST), che, a sua volta, ne ha sugli impatti climatici regionali.

Si scopre che i tempi di fluttuazione multidecadale delle SST nell'Atlantico settentrionale negli ultimi 600 anni, in larga misura, sono state disciplinate dai cambiamenti esterni come forzanti solare e vulcaniche. L'Influenza solare non è sorprendente, ma il fatto che i vulcani causano cambiamenti climatici, cambiamenti duraturi, anche per decenni, ha alcune conseguenze significative per coloro che cercano di modellare il clima del prossimo secolo.

Quando un vulcano erutta espelle grandi quantità di ceneri, vapore acqueo, anidride solforosa e anche parti di anidride carbonica nell'atmosfera. L' Anidride solforosa reagisce con l'acqua, formando acido solforico sottoforma di goccioline (particelle di aerosol), che sono altamente riflettenti, e riducono la quantità di luce solare in arrivo, quello a cui ci si riferisce quando si parla di "inverno vulcanico". Dovrebbe verificarsi un'eruzione abbastanza grande per abbassare le temperature globali di 1 ° C (1,8 ° F) e provocare scarsità di colture diffusa per diversi anni, una volta ogni 200-300 anni.

Gli Aerosol vulcanici sono anche iniettati direttamente nella stratosfera, dove essi modificano il trasferimento delle radiazione ad onda lunga e corta. Ciò può causare un forte riscaldamento della bassa stratosfera tropicale, per assorbimento di radiazione solare e terrestre dal vicino infrarosso. Il vortice polare che segue è rafforzato, ed intrappola l'energia delle onde della circolazione troposferica, e l'oscillazione del Nord Atlantico (NAO) domina la circolazione invernale, producendo il riscaldamento invernale su gran parte dell'emisfero settentrionale. Evidentemente i vulcani provocano prima raffreddamento e poi un riscaldamento, a più lungo termine.

In “External forcing as a metronome for Atlantic multidecadal variability", Odd Helge Otterå et al., esamina le forze trainanti dell' Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), una variazione contrassegnata dall'alternanza di temperature superficiali marine calde e fredde (anomalie SST nell'Atlantico settentrionale) in un periodo di circa 80 anni. Una loro analisi indica che la variabilità dell'AMO è esistita per diversi secoli.

È stato suggerito, sulla base di simulazioni dai modelli climatici, che queste variazioni sono internamente guidate, e relative alle variazioni multidecadali dell'Atlantic meridional overturning circulation (AMOC). Otterå et al., ha trovato che l'AMO non è unicamente guidato dai cambiamenti del'AMOC. Forzanti esterne come le variazioni di irradianza solare totale (STI) e le eruzioni vulcaniche, sono invece importante driver. Come affermato nell'astratto l'articolo:

"Troviamo che i vulcani hanno un ruolo particolarmente importante nella gradualità della variabilità multidecadale attraverso la loro influenza diretta sulle temperature superficiali del mare tropicale, della modalità principale di circolazione dell'atmosfera dell'emisfero settentrionale, e sulla circolazione termoalina Atlantica.

Suggeriamo che le implicazioni dei nostri risultati per le stime del clima decennali sono duplici: perché non può essere previsti un decennio di eruzioni vulcaniche in anticipo , e la prevedibilità del clima a lungo termine può rivelarsi impegnativa, considerando che le modifiche sistematiche post-eruzione in atmosfera e nell'oceano possono detenere la promessa per una previsione climatica di breve termine".

I ricercatori hanno usato un modello climatico completamente accoppiato, il modello climatico

Bergen (BCM), per dimostrare che forzanti esterne sono state determinanti nella stimolazione della variabilità multidecadale nella regione dell'Atlantico negli ultimi 600 anni. Sono state effettuate un totale di sette simulazioni, i cui risultati sono mostrati nelle figure qui sotto.

(a), simulazione standardizzata dell'indice AMO (nero), AMOC (viola), global SST( temperature superficiali marine) PC1 (grigio) e PC3 (rosa) insieme con standardizzati e ricostruiti indici AMO basati su più proxy (verde scuro) e i dati della struttura degli anelli (luce verde). Correlazioni (α < 0,1) e la radice della media tra EXT600 e le ricostruzioni mostrate. (b), regressione delle SST globali in EXT600 su PC1. (c), lo stesso come b, ma per PC3. (d), Correlazioni degli indici PC1, PC2 e AMO, e AMOC, simulati con forzanti STI in EXT600. GAL positivo significa che la forzante è in atto. e lo stesso come d, ma per le correlazioni con il totale delle forzanti (STI + vulcano). ( f), Correlazioni degli indici PC1, PC2 e AMO simulati con l'indice AMOC. GAL positivo significa che l'AMOC è leader. Livelli di significatività d–f (α < 0,05) vengono visualizzati in uno sfondo grigio.

Diversi studi precedenti hanno suggerito le ritardate relazioni tra le variazioni STI di bassa frequenza e la NAO. I meccanismi proposti comprendono le teleconnessioni atmosferiche del Pacifico, nonché gli accoppiamenti stratosfera–troposfera. "In EXT600, non troviamo alcuna significativa correlazione tra la NAO simulata e la forzante applicata dell' STI " . "Tuttavia, c'è una correlazione negativa significativa tra la NAO e il totale delle forzanti esterne, che suggerisce un ruolo potenziale dei vulcani."

Un NAO positivo o crescente è in genere associato con grandi eruzioni vulcaniche tropicali. È noto da osservazioni e altri studi di modellazione che grandi eruzioni tropicali hanno la tendenza a indurre una risposta positiva della NAO, causando nell'inverno post eruzione il noto fenomeno di riscaldamento su masse di terra dell'emisfero settentrionale. Tuttavia, i modelli climatici hanno mostrato solo una limitata capacità nella simulazione di questa caratteristica, basato

sull'osservazione, eventualmente collegata con il trattamento inadeguato delle interazioni dinamiche stratosfera–troposfera.

Gli autori presentano un numero di possibili variabili alle conclusioni. "Ad esempio, si potrebbe affermare che il BCM sottovaluta la variabilità interna della AMOC in termini multidecadali ". "Questa domanda è, comunque, difficile da affrontare in modo adeguato, in assenza di osservazioni strumentali della AMOC ". Come di consueto, i modelli sono inaffidabili e c'è una mancanza di dati empirici. Per concludere, tuttavia, in Otterå et al. si afferma :

Sebbene le forzanti esterne sono chiaramente importante per le caratteristiche AMO in BCM, essa non può spiegare tutto della variabilità simulata. Nel modello e probabilmente anche in natura, esiste un'interazione tra la variabilità del clima intrinseco, e le forzanti esterne. Piuttosto, concludiamo che le forzanti esterne agiscono come un metronomo per la variabilità Multidecadica dell'Atlantico. In considerazione di ciò, la frequenza e l'intensità delle forzanti esterne devono essere meglio comprese e quantificati per produrre previsioni climatiche a breve termine affidabili.

I Vulcani sono tra i fenomeni naturali più distruttivi della terra. C'è forse da stupirsi che, per essere in grado di prevedere variazioni climatiche su tempi multidecadali , è necessario essere in grado di prevedere le eruzioni vulcaniche. L'impatto di un'eruzione vulcanica non è una superficie liscia, la sua funzione varia continuamente nel tempo, come la crescente e calante intensità solare o il rallentamento dell'accumulo di gas nell'atmosfera. L'eruzione vulcanica invia uno shock improvviso in tutto l'ambiente globale, un impulso di cambiamento, una perturbazione del sistema.

I Modelli climatici non hanno alcun modo per modellare tali fenomeni, poiché non è possibile prevedere future eruzioni. La maggior parte dei modelli utilizzano un valore costante per rappresentare gli ingressi di aerosol medi nel tempo, il che significa che sono sempre sbagliati: essi sopravvalutano i livelli quando non ci sono state recenti eruzioni, e le sottovalutano quando si verificano. Poiché i vulcani sono imprevedibili nei loro tempi, ubicazione e intensità, è praticamente un "tappo" nell'esposizione per i modelli di stima del clima.

Albert Einstein disse una volta che Dio non gioca a dadi con l'universo. Qui c'è prova che Einstein si è sbagliato, almeno sul nostro piccolo angolo dell'universo, perché sembra che la natura gioca a dadi con il cambiamento climatico. Questo, naturalmente, non ha impedito agli scienziati climatici di cercare di giocare con Dio...

Si ringrazia Doug L. Hoffman.

Paolo Lui.